Динамика спектроскопических переходов в квантовых точках, встроенных в полупроводниковые гетероструктуры

• Автор: Рухленко, Иван Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 155 с.

В. Обзор литературы
В.1. Механизмы энергетической релаксации носителей заряда квантовых точек
В.2. Гидродинамическая модель электронного газа
В.З. Феноменологическое описание оптических фононов в
полупроводниковых гетероструктурах
В.4. Оптические методы исследования динамики электронной подсистемы квантовых точек
, 1. Релаксация носителей заряда в квантовых точках с участием
фононных мод
1.1. Введение
1.2. Объемные фонолы в полупроводниковых гетероструктурах
1.3. Поверхностные фонолы в полупроводниковых гетероструктурах
1.4. Скорость внутризонной релаксации электронных возбуждений квантовой точки
1.5. Выводы к первой главе
2. Релаксация носителей заряда в квантовых точках с участием
плазмонных мод
2.1. Введение
2.2. Гидродинамическая модель плазмонных возбуждений
в легированных гетероструктурах
2.3. Объемные плазмоны в двойной гетероструктуре
2.4. Поверхностные плазмоны в двойной гетероструктуре

2.5. Скорость внутризоішой релаксации электронных возбуждений квантовой точки
2.6. Выводы к второй главе
3. Резонансная фотолюминесценция квантовых точек
3.1. Введение
3.2. Стоксово спонтанное вторичное свечение при резонансном возбуждении
3.3. Сравнение спектров люминесценции со спектрами внутризонной релаксации
3.4. Выводы к третьей главе
Заключение
Литература

В данной диссертации изложены результаты исследований автора, полученные в 2002-2006 гг. в Государственном Оптическом Институте им. С. И. Вавилова (Всероссийский Научный Центр ГОИ им. С. И. Вавилова). Диссертация посвящена теоретическому исследованию динамики спектроскопических переходов в квантовых точках, встроенных в полупроводниковые гетероструктуры.
Актуальность работы. Относительно молодым и весьма бурно развивающимся разделом современной физики твердого тела является физика низкоразмерных систем. Предметом изучения данного раздела являются гетероструктуры, характерный размер неоднородностей которых лежит в диапазоне от нескольких единиц до нескольких сотен нанометров. Простейшую гетероструктуру образуют два или более следующих друг за другом плоских полупроводниковых слоя, при условии, что толщина хотя бы одного из них находится в указанном диапазоне. В наиболее общем случае гетероструктура представляет собой совокупность большого числа структурных элементов (легированных подложек, буферных и смачивающих слоев, полупроводниковых квантовых ям, нитей и точек), каждый из которых воздействует на все остальные и сам испытывает на себе их ответное влияние [1-3]. Интерес к исследованию подобного рода низкоразмерных систем обусловлен не только тем, что оно дает материал для развития и совершенствования теории конденсированного состояния, не только возможностью глубже понять фундаментальные законы квантового мира, но и открывшимися большими перспективами использования таких систем в самых различных областях науки и техники. Достаточно упомянуть о возможности использования низкоразмерных систем в качестве элементной базы нового поколения микроэлектроники. К настоящему времени на основе низкораз-

_л

|*-т
Образец
Рис. В. 13. Схема трехимпульсного эксперимента по четырехволновому смешению. Ансамбль квантовых точек взаимодействует вначале с лазерным импульсом к!, затем с к2 и, наконец, с кз. После этого в направлении к, регистрируется результирующий сигнал, интенсивность которого зависит от временных задержек т и т' между импульсами.
возможно в любом из девяти направлений к,, = ±к! ± кг ± кз, однако, на практике оказываются существенны лишь те из них, в направлении которых интенсивность сигнала оказывается максимальной. При определенных условиях огибающие данных сигналов содержат информацию о времени полной дсфазировки Т2 всего ансамбля, возбужденного импульсами. Так, например, в случае, когда оптический спектр квантовых точек обладает большим неоднородным уширением, сигнал четырехволнового смешения спадает экспоненциально с постоянной времени Т2/4.
Рассмотрим вопрос о выборе направления регистрации сигнала четырехволнового смешения более подробно. Электрическое поле трех последовательных световых импульсов может быть представлено в виде
Е(тЛ) = £ц(£ + т + т/)ехр(гк1г - гш^) + Е2(Ь 4- т) ехр(гк2г - ш2Ь) +
+ £з(£) ехр(гк3г - гсд3£) + с. с.,
где Е^(Ь) временные огибающие, а u^j средние частоты 1~го импульса. Задержки между первым и вторым и между вторым и третьим импульсами